Virtuálna Realita a jej technológie

Transkript

1 2017 Virtuálna Realita a jej technológie doc. Ing. Branislav Sobota, PhD. Katedra počítačov a informatiky FEI TU Košice seminár Aktuálne trendy

2 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 2 Virtuálna realita Virtuálno-realitný systém predstavuje interaktívny počítačový systém, vytvárajúci ilúziu v danom čase neexistujúceho len syntetizovaného priestoru alebo ešte presnejšie môžeme hovoriť o tzv. dokonalej simulácii v prostredí tesného spojenia človek-počítač

3 KPI FEI KPI TU FEI Košice TU Košice Virtuálna SVR - Virtuálna realita a realita jej technológie 3 3 Používané pojmy Virtual reality Fuzzy reality Mixed reality (augmented, extended) cyberspace Pozorovateľ, cybernaut Avatar (zástupca pozorovateľa vo virtuálnom prostredí) HCI Human Computer Interaction Interakcia človeka s počítačom sa zaoberá návrhom, vyhodnotením a realizovaním interaktívnych výpočtových systémov pre použitie človekom a štúdiom hlavných javov, ktoré ich obklopujú.

4 KPI FEI KPI TU FEI Košice TU Košice Virtuálna SVR - Virtuálna realita a realita jej technológie 4 4 Avatar z Avatára (sanskrit) inkarnácia naj/vyššej bytosti (boha) na Zemi

5 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 5 Historické náväznosti Sensorama (Morton L. Heilig, 1950s) bicyklovanie Brooklynom Telespheremask (Morton L. Heilig, 1960s)

6 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 6 Podsystémy VR systému

7 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 7 Virtuálna realita Rozvíjajúce sa oblasti: oblasť používateľských rozhraní oblasť zmiešanej reality oblasť real-time vizualizácií

8 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 8 Ďalšie technológie spadajúce do oblasti VR telerobotika teleprezencia teleriadenie (t.j. účasť na vzdialenom deji, forma virtuálnej výuky alebo forma virtuálnej konštrukčnej kancelárie)

9 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 9 Pracovisko Unikátne pracovisko na výskum a vývoj nových flexibilných a inteligentných rozhraní systémov na báze počítačovej grafiky a technológií virtuálnej reality Laboratórium LIRKIS Laboratórium Inteligentných Rozhraní Komunikačných a Informačných Systémov

10 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 10 LIRKIS a pedagogický proces

11 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 11 Rozhrania systémov Znakové (príkazový riadok (command line), terminál) Grafické Bio-adaptované, prirodzené a technológie virtuálnej reality

12 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 12 Vstupno/výstupné prostriedky VR systémov

13 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 13 Výstupné prostriedky vizualizačného podsystému Oculus Rift Microsoft HoloLens Samsung Gear VR Google cardboard

14 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 14 Dátová rukavica

15 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 15 Snímače polohy a pohybu Intersense IS9000 SimTracker MS Kinect 1,2 MYO Fin Leap Motion

16 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 16 Simulácie polohy a pohybu CyberWalk Virtusphere

17 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 17 Pracovisko VR systému (1.generácia )

18 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 18 Pracovisko VR systému Pracovisko VR 2. generácie s virtuálnou jaskyňou (KPI FEI TU Košice) Pracovisko VR 1. generácie (KPI FEI TU Košice) 1.-generačná datová rukavica (KPI FEI TU Košice)

19 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 19 Pracovisko VR systému Virtuálna jaskyňa

20 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 20 Proces VR systému Príprava Vizualizácia 3D tlač a získavanie Modelovanie a práca a vytváranie Overovanie vstupov a úprava s virtuálnym reálnych svetom objektov 3D virtualizačný reťazec

21 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 21 Zmiešaná realita (MR) Zmiešaná realita (mixed reality, MR) je oblasť počítačového výskumu zaoberajúca sa kombináciou reálneho sveta a počítačom generovaných dát (virtuálnej reality), kde počítačom generované syntetické objekty sú vmiešavané do reálneho prostredia a naopak, v reálnom čase

22 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 22 Typy MR systémov (podľa toho ako pozorovateľ vidí MR) MR s priamym pohľadom (optical see-through) (s polopriepustným displejom) MR s nepriamym pohľadom (video see-through) (s HMD)

23 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 23 Typy MR systémov (podľa toho ako dochádza k zlaďovaniu virtuálnych objektov s reálnym svetom ) systémy so značkami (marker systems) do reálnej scény sa umiestnia špeciálne značky, ktoré sú počas behu rozpoznané a nahradené virtuálnymi objektmi systémy bez značiek (semi-markless, markerless systems) - vyhodnocovanie a vkladanie je bez značiek, avšak sú potrebné iné doplnkové informácie napr. rozpoznanie obrazu rekonštrukcia 3D scény, tváre príp. GPS

24 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 24 Obohatená a rozšírená realita (podľa toho v akom priestore dochádza k zlaďovaniu virtuálnych objektov s reálnym svetom ) Obohatená realita bez priamej geometrickej väzby s reálnym svetom Google Glass Rozšírená realita s geometrickou väzbou s reálnym svetom

25 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 25 Previazanie zobrazovaných obrazov v systémoch MR súradnicový systém reálnej scény súradnice pozície kamery R súradnice obrazu reálnej scény Výstupné zobrazovacie zariadenie reálna scéna videná používateľom súradnicový systém sveta (výstupná súradnicová sústava) Zosúladenie reálnej a virtuálnej scény (prepočet súradnicových systémov) Obraz scény (reálny pohľad) Virtuálny obraz (virtuálny pohľad) súradnice virtuálneho obrazu používateľ Virtuálny (syntetizovaný) objekt súradnice pozície kamery Výstupný obraz zmiešanej reality Renderovanie grafiky (výpočet výslednej virtuálnej grafickej scény) súradnicový systém virtuálnej scény

26 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 26 Príklady zmiešanej reality

27 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 27 3D skenovanie (a) (b) (c) (d) (e) (a) (b) (c) UTV - Počítačová grafika a virtuálna realita KPI FEI TU Košice 27

28 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 28 3D/stereo zobrazovanie Stereoskopia a autostereoskopia Anaglyf 3D a volumetrické displeje Holografia

29 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 29 3D tlač

30 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 30 3D tlač

31 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 31 Príklady aplikácií Hlavná ulica v Košiciach

32 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 32 Príklady aplikácií Hlavná ulica v Košiciach (štátne divadlo)

33 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 33 Príklady aplikácií Areál TU v Košiciach

34 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 34 Príklady aplikácií Spišský hrad Drôtový model Polygonálny model bez textúr Farebný polygonálny model Polygonálny model s textúrami

35 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 35 Príklady aplikácií Spišský hrad (fotografie a model)

36 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 36 Príklady aplikácií Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI

37 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 37 Príklady aplikácií Fotorealistická vizualizácia priestorov KPI

38 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 38 Príklad aplikácií (AR)

39 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 39 Príklad aplikácií (Interaktívna školská lavica)

40 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 40 Príklad aplikácií Práca s VR systémom (LIRKIS KPI)

41 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 41 Príklady aplikácií Virtuálny riadiaci pult

42 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 42 Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI)

43 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 43 Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI) reálny stav vnem (pohľad) pozorovateľa

44 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 44 Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI) Virtuálne pracovisko v modelovacom prostredí Tecnomatix JACK 7.1 (SIEMENS, vizual KPI FEI TU Košice) Znázornenie tréningového procesu pomocou dátovej prilby a snímača v parciálnej úlohe uchopenie telesa (hore) a pri posúvaní vozíka s motorom (dolu) vnem (pohľad) pozorovateľa

45 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 45 Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI) Plný distribuovaný systém zmiešanej reality (LIRKIS KPI FEI TU Košice) Ukážka práce a pohľad pozorovateľa v distribuovanom systéme zmiešanej reality

46 KPI FEI TU Košice Virtuálna realita a jej technológie 46 Experimentálne pracovisko MR (AR, KPI FEI) Plný distribuovaný systém zmiešanej reality (LIRKIS KPI FEI TU Košice) Ukážka práce dvoch účastníkov v distribuovanom systéme zmiešanej reality

47 Ďakujem za pozornosť